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考点十五电解池学问点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为，无外接电源者可能为；然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
2. 电解电极产物的推断：要推断电极反应的产物，必需驾驭离子的放电依次。
推断电极反应的一般规律是：(1) 在阳极上①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不简单在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时，溶液中阴离子的放电依次是：S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2) 在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电依次是：Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+（水）> Al3+ > Mg2+>……3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变更状况分析典例1（2025届内蒙古赤峰二中高三上学期其次次月考）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究，设计的试验装置如图所示，下列叙述正确的是A． Y 的电极反应： Pb－2e－ = Pb2+B．铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C．电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D．每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D典例2（2025届内蒙古自治区赤峰其次中学高三上学期其次次月考）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究，设计的试验装置如图所示，下列叙述正确的是A． Y 的电极反应： Pb－2e－ = Pb2+B．铅蓄电池工作时SO42－向 Y 极移动C．电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D．每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1．电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜，含Fe、Zn、C等)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2++2e—=Cu工作一段时间后，溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4，Cu2+的浓度减小。
电解原理的应用小实验实验目的通过一个小实验，了解电解原理及其在生活中的应用。
实验材料•铜板•镁条•盐水•电线•电池实验步骤1.首先，将铜板和镁条分别用沙纸擦拭清洁，以去除表面的氧化物。
2.准备一盛装有盐水的容器。
3.将铜板和镁条分别放入盐水中，让它们完全浸泡。
4.将一根电线的一端连接到铜板上，另一端连接到电池正极。
5.将另一根电线的一端连接到镁条上，另一端连接到电池负极。
6.等待约10分钟，观察实验现象。
实验现象在实验过程中，会观察到以下现象：1.在铜板上形成了一层橘黄色的物质，这是由于铜离子在盐水中被转移出来，沉积到铜板表面。
2.在镁条上会有一些气泡产生，这是由于镁离子在盐水中被转移出来，形成气体。
3.盐水的颜色可能会发生变化，部分盐溶解到水中。
4.铜板和镁条上的盐水可能会有一些冒泡的现象。
实验原理这个实验是基于电解原理。
电解是利用电流将电解质中的离子转移的过程。
在这个实验中，盐水充当了电解质，铜板和镁条则充当了电极。
当电流通过盐水时，铜离子和镁离子被吸引到电极上并发生化学反应。
在正极（连接到电池正极的铜板），铜离子被还原，也就是释放出电子并转化成纯铜金属。
这些铜离子在盐水中形成了铜离子的溶液，并随电流转移到了铜板表面。
在负极（连接到电池负极的镁条），镁离子被氧化，电子从它们身上被剥离。
这些镁离子形成了镁离子溶液，并产生了气体。
实验应用电解原理在生活中有许多应用，以下列举了一些常见的例子：1.电镀：电镀是利用电解原理将一层金属沉积在其他物体上。
通过在电解质溶液中放置金属物体，并将其连接到正极，再将另一个金属作为负极，通过电流，金属离子会沉积在物体表面，从而实现电镀。
2.电解水：电解水是通过电解原理将水分解成氢气和氧气。
将两个电极（一个正极和一个负极）浸入水中，通过电流分解水分子，产生氢气和氧气。
3.电解制氧：电解原理也可以用于制备氧气。
将电极放入水中，通过电流分解水分子，氧气会在正极上生成。
4.电解铝：铝生产中，电解原理被广泛应用于从铝矿中提取纯铝。
高中化学中的电解原理及其应用在高中化学的学习中，电解原理是一个十分重要的概念，它不仅在理论上具有深刻的意义，而且在实际应用中也有着广泛的用途。
让我们一起来深入了解一下这一神奇的化学原理及其丰富多样的应用。
一、电解原理的基本概念电解，简单来说，就是在直流电的作用下，使电解质溶液或熔融电解质在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。
要理解电解原理，首先得清楚电解池的构成。
电解池由直流电源、两个电极（阳极和阴极）以及电解质溶液（或熔融电解质）组成。
在电解池中，与电源正极相连的电极称为阳极，与电源负极相连的电极称为阴极。
在电解过程中，阳极发生氧化反应，阴离子失去电子；阴极发生还原反应，阳离子得到电子。
例如，在电解氯化铜溶液时，氯离子在阳极失去电子生成氯气，铜离子在阴极得到电子生成铜单质。
二、电解原理的影响因素1、电极材料电极材料的性质会影响电解反应的进行。
惰性电极（如铂、金等）在电解时本身不参与反应，而活性电极（如铁、铜等）可能会参与反应。
2、电解质溶液的浓度电解质溶液浓度的大小会影响离子的迁移速度和反应速率。
3、电流强度电流强度越大，电解反应的速率通常越快。
4、温度适当提高温度可以加快离子的运动速度，从而加快电解反应的速率。
三、电解原理的应用1、电解精炼电解精炼是利用电解原理提纯金属的一种方法。
以铜的电解精炼为例，粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，硫酸铜溶液作为电解质溶液。
在电解过程中，阳极的粗铜逐渐溶解，杂质如锌、铁、镍等比铜活泼的金属先溶解成为离子进入溶液，而金、银等不活泼的金属则沉淀为阳极泥；阴极上铜离子得到电子析出纯铜，从而达到提纯铜的目的。
2、电镀电镀是一种表面处理技术，也是基于电解原理。
将需要镀金属的物件作为阴极，镀层金属作为阳极，含有镀层金属离子的溶液作为电解质溶液。
通过电解，在阴极上沉积出均匀、致密、结合良好的镀层，起到保护、装饰或赋予特殊功能的作用。
比如，我们常见的镀铬、镀锌等。
3、氯碱工业氯碱工业是电解食盐水制取烧碱、氯气和氢气的工业生产方法。
电解原理及其应用一、电解池原理1、电解CuCl2溶液实验步骤：在装有CuCl2溶液的U型管两端，分别插入碳棒作电极，并接上电流计，接通12 V的直流电源，形成闭合回路。
把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，观察U型管内碳棒、溶液颜色、试纸颜色的变化和电流计指针的偏转情况。
实验现象及分析：与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，发现湿润的淀粉碘化钾试纸变成了蓝色，说明有氯气生成；电流计指针发生偏转，说明有电流通过；溶液的颜色逐渐变浅，说明Cu2+的浓度逐渐减小。
实验注意事项：电解时间不宜太长，避免产生的氯气污染环境，或者可以将蘸有浓NaOH 溶液的棉花塞在U型管两端，吸收有毒气体。
小结：CuCl2溶液在通电时发生了化学变化，生成了Cu和Cl2。
2、电解池及电解原理（1）电解：使电流通过电解质溶液或融熔电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
（2）电解池：把电能转化为化学能的装置。
（3）电解池的电极名称：阴极：发生还原反应的电极。
与电源的负极相连的电极；吸引溶液中的阳离子。
阳极：发生氧化反应的电极。
与电源的正极相连的电极，吸引溶液中的阴离子。
（4）电解池的组成：直流电源、电极、电解质溶液或熔融的电解质，用导线连接成闭合电路。
（5）电解池的工作原理：在直流电源的作用下，使电解质溶液中的离子向阴阳两极移动，并在两极发生氧化还原反应。
电解质溶液的导电的过程就是电解过程。
以电解CuCl2溶液为例，通电前，存在两个电离过程：CuCl2=Cu2+＋2Cl - H2O H+ +OH–通电后，阴离子（Cl-、OH-）移向阳极，在阳极上失去电子发生氧化反应；阳离子（Cu2+、H+）移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应。
阳极：Cu2+＋2e- = Cu（还原反应）阴极：2Cl--2e-= Cl2↑（氧化反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑3、放电顺序（1）放电：离子在电极失去或得到电子，发生氧化还原反应的过程。
电解原理及其应用教案一、教学目标1. 让学生了解电解的概念，掌握电解的基本原理。
2. 使学生了解电解的应用领域，认识电解在实际生产生活中的重要性。
3. 培养学生运用电解原理解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 电解的定义及分类2. 电解原理及电解过程中的物质变化3. 电解的应用领域4. 电解在实际生产生活中的应用案例分析三、教学重点与难点1. 电解原理的微观解释2. 电解过程中的物质变化3. 电解应用领域的拓展四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生探究电解原理及其应用。
2. 利用多媒体展示电解实验现象，增强学生对电解过程的理解。
3. 开展小组讨论，培养学生团队合作精神。
五、教学过程1. 引入新课：通过展示电解水实验，引导学生思考电解的定义及分类。
2. 讲解电解原理：详细解释电解的微观过程，阐述电解过程中的物质变化。
3. 电解应用领域：介绍电解在金属冶炼、化工生产、电镀、水的电解等方面的应用。
4. 案例分析：分析电解在实际生产生活中的应用案例，如电解水制氢、电解食盐制氯气等。
5. 课堂小结：总结本节课所学内容，强调电解原理及其在实际中的应用。
6. 课后作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、电解原理的深入探讨1. 电解质的定义与电解质溶液的导电性解释电解质的离子化和电解质溶液中离子的移动对导电性的影响。
2. 电解极性的确定介绍阴极和阳极的概念，解释电极电位的差异如何决定电解过程中的反应。
3. 电解电流与电极反应探讨电流的方向与电极反应的关系，以及电流强度对电解过程的影响。
七、电解实验设计与安全1. 电解实验的基本setup介绍进行电解实验所需的器材和设备，包括电源、电极、电解质溶液等。
2. 电解实验的安全注意事项强调实验过程中应遵守的安全规则，如使用适当的个人防护装备，防止电气火灾等。
3. 设计一个简单的电解实验指导学生设计一个从氯化铜溶液中提取铜的电解实验。
八、电解在现代工业中的应用1. 金属的冶炼与精炼解释电解在提取金属，如铜、铝、锌等过程中的作用。
高考专题：电解原理及其应用知识拓展
【知识拓展】
1．什么是分解电压？
电解时，电解池两极上的外电压从零开始逐渐增加，当外加电压很小时，几乎无电流通过，也看不到任何电解现象．直到电压增大到一定数值后，电流才显著增大，电解才能顺利进行．我们把电解顺利进行时所必需的最小电压，叫做分解电压．
如下图所示，D 即为分解电压．
2．分解电压如何产生的？其大小有什么关系？
以Pt 电极电解0.1 mol/L NaOH 溶液为例，在阴极：
↑++2H 2e
2H ；在阳极：O 2H O 4e
4OH 22+↑--生成的
2H 及2O 吸附在铂电极上而成为氢电极与氧电极，从而构成化学电池．其中氢电极为负极，电极反应为：
2
H -++2e 2H ；氧电极为正极，反应式为：4e
O 2H O 22++-4OH ，它们之间的电位差恰恰与
外电压方向相反，要使电解顺利进行，外加电压必须克服这一电位差，这就是分解电压存在的原因．
从这个意义来说，分解电压就是电解产物构成原电池所产生电位差．如，在0.1 mol/L NaOH 溶液中：
mol/L 10)(H 13-+=c )(OH -c ＝0.1 mol/L
阴极：↑+-
+2H 2e 2H 0ε
2
H /H =+
V 767.0])H (lg[2
059
.0ε
ε
2H /H 2
H /H 2
-=+
=+++
c 阳极：22O O 2H 4e 4OH +--
-，V 401.0ε
/OH O 2=-
0.46V ]
)OH ([1
lg 40.059ε
ε
4 /OH O /OH O 22=+
=--
-
c 则理论分解电压：V 227.1767.046.0)εε
(ε=+=-=-+
3．实际分解电压与理论分解电压是否一致?为什么?
实际0.1mol/L NaOH 溶液中水的分解电压为1.70V 左右，这个差值的存在是由于极化现象引起的（电解的过程中，由于电流的通过，两极的电极电位发生了某种改变，这种现象叫极化）．极化的主要原因是产物在电极析出时，其中的某一过程，如离子放电、原子结合成分子、气泡的形成等受到阻碍，引起了迟缓放电，从而阳极和阴极都产生了超电压．超电压跟电极材料、电流密度以及析出物质的性质、状态等多种因素有关，超电压在电解过程有着重要的实际意义．比如，+
2Zn 在电极放电变为Zn 单质时超电势比较小，就可以控制一定条件
使+
2Zn
在阴极放电，而+
H 不放电，产生电镀Zn 的效果．
4．列举无氰电镀液的配方及作用．
下表中列举的是目前生产上应用较广的氯化铵-氨三乙酸型镀锌溶液的实例，并注明了溶液中每一组分的主要作用．
氯化铵-氨三乙酸镀锌溶液的典型配方及工艺条件：
在两种配方中，都不用剧毒的氰化钠作为络合剂，而是采用氯化铵、氨三乙酸作为络合剂．采用这种不含
-CN 的电镀液的电镀叫做无氰电镀．
氯化铵、氨三乙酸可以与+
2Zn
形成锌氨络离子和氨羧合锌（Ⅱ）离子，化学方程式为：
O
H NH 24++++⋅H O H NH 23 +
++2433
2])[Zn(NH 4NH Zn
锌氨络离子
（NTA 是氨三乙酸的简写，-
3NT A 表示氨三乙酸根离子）
电镀时，锌可能通过下列步骤在镀件上析出．
-
[Zn(NTA)]
-
++32(NTA)
Zn Zn 2e Zn 2++
5．简述工业炼铝的过程．
铝是地壳里存在最多的金属元素，以化合态存在，其最主要的矿石有： 铝土矿：O H O Al 232x ⋅
明矾石：O 3H O Al )KAl(SO 23224⋅⋅ 霞石：232222S iO O Al O K O Na ⋅⋅⋅
其中铝土矿是目前炼铝的主要原料．由于铝化学性质活泼难被还原，因而既不能用碳还原氧化铝，也不能用电解铝盐水溶液方法获得纯铝．
1886年，在冰晶石熔体中电解氧化铝的方法获得成功．氧化铝熔点很高（2045℃），很难熔化，而熔融的冰晶石能溶解氧化铝．冰晶石一氧化铝熔盐的熔点相对说来不高（930～1000℃）而冰晶石在电解温度时不分解，挥发性少，有足够流动性，有利于电解的进行．
工业上炼铝主要分两个阶段： 1．从铝土矿制取纯净的氧化铝：
天然铝土矿混有铁和硅的氧化物，电解时，它们将首先在阴极析出而使铝的质量降低．因此，必须先从铝土矿制取纯净的氧化铝．
制取32O Al 的工业中，首先把铝土矿通过高温烧灼，研碎后用浓碱处理，生成可溶性铝酸盐．
42322NaAl(OH)O 3H 2NaOH O Al ++ [即2NaAlO ]
过滤除去不溶性杂质后，可向碱溶液中通入2CO ，使氢氧化铝析出．
O H 2Al(OH)CO Na CO 2NaAl(OH)233224+↓++
或通过控制温度，碱浓度使铝酸盐溶液自发分解，使氢氧化铝析出．
4NaAl(OH)NaOH Al(OH)3+
再把生成的3Al(OH)过滤、分离、干燥、煅烧等步操作，便得到符合电解要求的氧化铝．
O H 3O Al 2Al(OH)2323
+煅烧
2．电解氧化铝：
电解氧化铝的反应是在电解槽中进行的，以冰晶石一氧化铝熔体为电解质，以炭素材料为两极．直流电经阳极导入电解液与铝液层，而后从阴极导出．电解的产物，在阳极上为2CO 与CO 气体，而在阴极上为液态铝．
多数人认为，冰晶石在电解液中以这样方式进行解离：
6
3AlF Na -
++36AlF 3Na
-
36AlF 进一步离解：
-
3
6
AlF -++6F Al 3
氧化铝在熔融冰晶石中也按下式解离：
3
2O Al -++23O 32Al
阴极：Al 3e
Al 3++
阳极：23323O 4AlF 12e
O 2Al 12F +-+-
--
+363AlF 3F AlF
在熔体中 +
-+3Na
AlF 3663AlF 3Na
即 ↑+23
23O 4Al O 2Al 电解
通常在冰晶石一氧化铝熔体中加入少量氟化铝，氟化镁，氟化锂等添加盐，但总量不超过10％，以降低熔
化温度．
阳极材料是炭素，是由石油焦，沥青焦及沥青烧结而成．电解过程中，炭素阳极要参与电极反应，不断地被氧化变成气体，因此它必须定期轮流更换．
一次电解所得铝的纯度可达99％左右，一般为95～98％，主要杂质为硅、铁和微量的锡、铜、钠等．为了制取高纯铝，还需进一步精炼，工业上多采用“三层液电解精炼法”来生产高纯铝，它以铜铝合金为阳极，氯化钡、冰晶石等为电解质，高纯石墨（或液态铝）为阴极进行电解，所得高纯铝可达99.999％．
6．请从历史发展的角度观察氯和碱的制法． （1）氯气的早期制法是盐酸和二氧化锰反应：
O 2H Cl MnCl Δ
MnO 4HCl 2222
+↑++
烧碱最开始为石灰 纯碱法：↓++3232CaCO 2NaOH Δ
Ca(OH)CO Na ，
由于反应需加热，因而NaOH 又叫烧碱．
（2）英国化学家戴维最早开始电解熔融氯化钠的研究，为后来水银法电解制碱打下基础．后来隔膜法及水银法相继出现．
①隔膜法的特点是用多孔渗透性物质作隔膜把阳极室和阴极室隔开，隔膜能阻止气体通过，这就阻止了阳极产物与阴极产物的混合，但让水及离子通过．这样既能防止阴极产生的2H 与阳极产生的2Cl 相混合而引起爆炸，又能避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠而影响烧碱的质量．其缺点在于投资和能耗较高，产品烧碱中含有食盐．
②水银法所用的电解槽由电解室和解汞室组成．它的特点是以汞为阴极，+
Na 得到电子生成液态的钠和汞的合金，在解汞室中，这种合金与水作用生成氢氧化钠和氢气，析出的汞又送回电解室循环使用．优点：碱浓高度，质量好，成本低；缺点：汞污染环境．
隔膜法和水银法电解所用阳极以前一直采用石墨，缺点是消耗快，耗电多．1965年，发明了钛，使用表面涂钛、钌等氧化物涂层的金属阳极，降低了电耗，使电流密度成倍增大，电解产量大幅度增加．
（3）离子交换膜法是新开发出的方法，这种方法用有选择性的离子交换膜将阳极室和阴极室隔开，能够得到高纯度的烧碱溶液．
（4）目前正在试验空气阴极进一步降低电压，节能效果显著．
7．什么是离子交换膜．
离子交换膜是离子膜法电解制碱技术的核心．这种离子膜是一种具有高化学稳定性、能耐氯、碱腐蚀的阳离子交换膜．在电解过程中，离子膜的一面是高温、高浓度酸性盐水和氯气；另一面则是高温、高浓度的碱液．除此之外，它还必须具备优越的电化学性能，较高的机械强度等．
离子交换膜内部有极复杂的化学结构．例如：
磺酸型阳离子交换膜的化学结构可用下式表示：
-
-3
SO R +H （+Na ），其中，R 表示高分子结构． 由于磺酸基具有亲水性能，因此膜在溶液中能够浮胀，而使膜体结构变松，形成许多微细弯曲的通道．这
样，+
Na 就可以用溶液中的+
Na 进行交换并透过膜．而膜中-
3SO 的位置固定，具有排斥-
Cl 和-
OH 的功能，
使它们不能通过离子膜，从而获得高纯度的NaOH 溶液．
目前使用的离子交换膜主要有全氟磺酸膜，全氟羧酸膜和全氟磺酸/羧酸复合膜等几种．。
